ساخت جاذب سرامیکی نانو کامپوزیت اصلاح شده با کربن فعال حاصل از لاستیک های فرسوده برای جذب یون های فلزات سنگین
الموضوعات : کاربرد شیمی در محیط زیستمحمد طاهر شفیعی سیف آبادی 1 , نادر مختاریان 2 , نبیه فرهامی 3 , علی آقابابایی بنی 4
1 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شهرضا، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرضا، ایران
2 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شهرضا، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرضا، ایران
3 - گروه شیمی، واحد ماهشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر، ایران
4 - گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، واحدشهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی،شهرکرد، ایران
الکلمات المفتاحية: جذب سطحی, یون های فلزات سنگین, پساب, سرامیک نانوکامپوزیت, خاک رس, کربن فعال,
ملخص المقالة :
با توجه به افزایش آلودگی محیط زیست ناشی از پساب‌های حاوی یون‌های فلزات سنگین، این مطالعه به طراحی و ساخت جاذب نانوکامپوزیتی با هدف جذب پایدار یون‌های سرب و کادمیوم از پساب پرداخته است. در این تحقیق، از خاک رس به‌عنوان ماده اولیه جاذب و کربن فعال حاصل از لاستیک فرسوده برای اصلاح سرامیک استفاده شد. مشخصات فیزیکوشیمیایی نانوکامپوزیت با استفاده از FTIR، XRD، BET و FESEM بررسی شد. آزمایشات جذب با پساب حاوی سرب و کادمیوم در یک تجهیز بستر ثابت با بررسی تاثیر عوامل مختلف مانند pH، دما، دوز جاذب، غلظت یون‌های فلزات سنگین و زمان ماند بهینه‌سازی شد. شرایط بهینه برای فرآیند جذب شامل pH 6، دمای 33، غلظت اولیه mg/L 104.2 ، جرم جاذب 170 گرم و زمان ماند 101 دقیقه به‌دست آمد. همچنین، مدل‌های سینتیکی و ایزوترم جذب برای تحلیل فرآیند جذب استفاده شد.
[1] F. Mohammadi, T. Mohammadi, Optimal conditions of porous ceramic membrane synthesis based on alkali activated blast furnace slag using Taguchi method, Ceram. Int. 43 (2017) 14369–14379. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.07.197.
[2] V.B. Yadav, R. Gadi, S. Kalra, Clay based nanocomposites for removal of heavy metals from water: A review, J. Environ. Manage. 232 (2019) 803–817. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.11.120.
[3] M.C. Tomei, D. Mosca Angelucci, A.J. Daugulis, Towards a continuous two-phase partitioning bioreactor for xenobiotic removal, J. Hazard. Mater. 317 (2016) 403–415. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.05.092.
[4] M.J. Akbarzadeh, S. Hashemian, N. Mokhtarian, Study of Pb(II) removal ZIF@NiTiO3nanocomposite from aqueous solutions, J. Environ. Chem. Eng. 8 (2020) 103703. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.103703.
[5] M.F. Tajuddin, A. Al-Gheethi, R. Mohamed, E. Noman, B.A. Talip, A. Bakar, Optimizing of heavy metals removal from car wash wastewater by chitosan-ceramic beads using response surface methodology, Mater. Today Proc. 31 (2020) 43–47. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.01.085.
[6] K. Sao, M. Pandey, P.K. Pandey, F. Khan, Highly efficient biosorptive removal of lead from industrial effluent, Environ. Sci. Pollut. Res. 24 (2017) 18410–18420. https://doi.org/10.1007/s11356-017-9413-7.
[7] Z.P. Nodeh, A.A. Beni, A.J. Moghadam, Development of evaporation technique for concentrating lead acid wastewater from the battery recycling plant, by nanocomposite ceramic substrates and solar/wind energy, J. Environ. Manage. 328 (2023) 116980. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116980.
[8] P. Wang, Q. Sun, Y. Zhang, J. Cao, Synthesis of zeolite 4A from kaolin and its adsorption equilibrium of carbon dioxide, Materials (Basel). 12 (2019) 1–12. https://doi.org/10.3390/ma12091536.
[9] P. Wang, Q. Sun, Y. Zhang, J. Cao, Effective removal of methane using nano-sized zeolite 4A synthesized from kaolin, Inorg. Chem. Commun. 111 (2020) 107639. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2019.107639.
[10] A. Hernández-Palomares, F. Espejel-Ayala, Precipitated silica, alkali silicates and zeolites from construction and demolition waste materials, J. Clean. Prod. 348 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131346.
[11] A. Ech-Charef, A. Dekayir, G. Jordán, M. Rouai, A. Chabli, A. Qarbous, F.Z. El Houfy, Soil heavy metal contamination in the vicinity of the abandoned Zeïda mine in the Upper Moulouya Basin, Morocco. Implications for airborne dust pollution under semi-arid climatic conditions, J. African Earth Sci. 198 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2022.104812.
[12] C.G. Okoye-Chine, M. Moyo, X. Liu, D. Hildebrandt, A critical review of the impact of water on cobalt-based catalysts in Fischer-Tropsch synthesis, Fuel Process. Technol. 192 (2019) 105–129. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2019.04.006.
[13] J. Tan, H. Yi, Z. Zhang, D. Meng, Y. Li, L. Xia, S. Song, L. Wu, R.M.T. Sáncheze, M.E. Farías, Montmorillonite facilitated Pb(II) biomineralization by Chlorella sorokiniana FK in soil, J. Hazard. Mater. 423 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127007.
[14] V. V. Kulkarni, A.K. Golder, P.K. Ghosh, Synthesis and characterization of carboxylic cation exchange bio-resin for heavy metal remediation, J. Hazard. Mater. 341 (2018) 207–217. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.07.043.
[15] T.O. Ajiboye, O.A. Oyewo, D.C. Onwudiwe, Simultaneous removal of organics and heavy metals from industrial wastewater: A review, Chemosphere. 262 (2021) 128379. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128379.
[16] K. Kundu, A. Afshar, D.R. Katti, M. Edirisinghe, K.S. Katti, Composite nanoclay-hydroxyapatite-polymer fiber scaffolds for bone tissue engineering manufactured using pressurized gyration, Compos. Sci. Technol. 202 (2021) 108598. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108598.
[17] X. Liu, H. Pang, X. Liu, Q. Li, N. Zhang, L. Mao, M. Qiu, B. Hu, H. Yang, X. Wang, X. Liu, H. Pang, X. Liu, Q. Li, N. Zhang, L. Mao, M. Qiu, B. Hu, H. Yang, X. Wang, Orderly Porous Covalent Organic Frameworks-based Materials : Superior Adsorbents for Pollutants Removal from Aqueous Solutions Orderly Porous Covalent Organic Frameworks-based Materials : Superior Adsorbents for Pollutants Removal from Aqueous Solutions, Innov. 2 (2021) 100076. https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100076.
[18] S. Mnasri-Ghnimi, N. Frini-Srasra, Removal of heavy metals from aqueous solutions by adsorption using single and mixed pillared clays, Appl. Clay Sci. 179 (2019) 105151. https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.105151.
[19] M. Mouiya, A. Abourriche, A. Bouazizi, A. Benhammou, Y. El Hafiane, Y. Abouliatim, L. Nibou, M. Oumam, M. Ouammou, A. Smith, H. Hannache, Flat ceramic microfiltration membrane based on natural clay and Moroccan phosphate for desalination and industrial wastewater treatment, Desalination. 427 (2018) 42–50. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.005.
[20] M. Mouiya, A. Bouazizi, A. Abourriche, A. Benhammou, Y. El Hafiane, M. Ouammou, Y. Abouliatim, S.A. Younssi, A. Smith, H. Hannache, Fabrication and characterization of a ceramic membrane from clay and banana peel powder: Application to industrial wastewater treatment, Mater. Chem. Phys. 227 (2019) 291–301. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.02.011.
[21] E. Padilla-Ortega, R. Leyva-Ramos, J. V. Flores-Cano, Binary adsorption of heavy metals from aqueous solution onto natural clays, Chem. Eng. J. 225 (2013) 535–546. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.04.011.
[22] P. Sáez, I.A. Dinu, A. Rodríguez, J.M. Gómez, M.M. Lazar, D. Rossini, M.V. Dinu, Composite cryo-beads of chitosan reinforced with natural zeolites with remarkable elasticity and switching on/off selectivity for heavy metal ions, Int. J. Biol. Macromol. 164 (2020) 2432–2449. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.08.009.
[23] J.A. Muñoz, Y.N. Mata, M.L. Blázquez, A. Ballester, F. González, Characterization of the biosorption of cadmium, lead and copper with the brown alga Fucus vesiculosus, J. Hazard. Mater. 158 (2008) 316–323. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.01.084.
[24] A. Vidoni, P.I. Ravikovitch, M. Afeworki, D. Calabro, H. Deckman, D. Ruthven, Microporous and Mesoporous Materials Adsorption of CO 2 on high silica MFI and DDR zeolites : Structural defects and differences between adsorbent samples, Microporous Mesoporous Mater. 294 (2020) 109818. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2019.109818.
